CN207115079U - 一种适用于园林电动工具的控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于园林电动工具的控制系统，包括电池包、控制装置和执行装置，所述电池包通过控制装置与执行装置相连；所述控制装置包括微型控制器和电机驱动器，所述执行装置包括霍尔电路板和电机，所述微型控制器通过电机驱动器与电机相连，所述微型控制器与霍尔电路板相连。微型控制器根据不同的产品类型，通过不同的运行参数和运行程序控制电机动作，并通过电机的实时数据判断电机是否正常运行，当出现异常时控制电机停止工作，当电机正常运行时则继续通过电机驱动器驱动电机动作，能够适用于不同园林电动工具。

Description

一种适用于园林电动工具的控制系统

技术领域

本实用新型涉及园林技术和电机驱动领域，尤其涉及一种适用于园林电动工具的控制系统。

背景技术

在园林技术领域中，广泛使用到绿篱机、打草机和电动修剪机等园林电动工具，而上述园林电动工具具有各不相同的电池容量要求、控制原理和执行原理，业界尚未提出一种能够适用于不同园林电动工具的控制系统，以完美解决切割杂草、果树修剪和园林绿化等不同工作需求。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提出了一种适用于园林电动工具的控制系统，可适用于不同园林电动工具，能够根据需要切换不同的工作状态，通过一个控制系统即可解决切割杂草、果树修剪和园林绿化等不同工作需求。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种适用于园林电动工具的控制系统，包括电池包、控制装置和执行装置，所述电池包通过控制装置与执行装置相连；

所述控制装置包括微型控制器和电机驱动器，所述执行装置包括霍尔电路板和电机，所述微型控制器通过电机驱动器与电机相连，所述微型控制器与霍尔电路板相连；

所述微型控制器内储存有多种园林电动工具对应的运行参数和运行程序，所述微型控制器通过霍尔电路板获取园林电动工具的产品类型和扳机状态，所述微型控制器通过电机驱动器获取电机的实时数据，所述微型控制器根据产品类型对应的运行参数和运行程序通过电机驱动器对电机进行控制，所述微型控制器根据电机的实时数据判断电机是否正常运行并在出现异常时控制电机停止工作，当电机正常运行时则继续通过电机驱动器驱动电机动作。

采用上述进一步方案的有益效果是：微型控制器根据不同的产品类型，通过不同的运行参数和运行程序控制电机动作，并通过电机的实时数据判断电机是否正常运行，当出现异常时控制电机停止工作，当电机正常运行时则通过电机驱动器驱动电机动作，能够适用于不同园林电动工具。

进一步，所述执行装置还包括线缆保护装置，所述线缆保护装置的输入端与电机的线缆相连，所述线缆保护装置的输出端与霍尔电路板相连。

进一步地，所述电池包包括电池保护装置和电芯组，所述电池保护装置包括前端电压采集芯片、MCU处理器、充电控制器件、放电控制器件、短路保护电路和放大电路，所述电芯组包括多个相互串联的电芯单体，所述前端电压采集芯片分别与MCU处理器和电芯组相连，所述电芯组分别与放大电路、充电控制器件和放电控制器件相连，所述放大电路分别与MCU处理器和短路保护电路相连，所述MCU处理器分别与充电控制器件和放电控制器件相连，所述短路保护电路分别与充电控制器件和放电控制器件相连；

所述MCU处理器通过前端电压采集芯片采集电芯组的电压值并控制电芯组的充电状态或放电状态，所述电芯组处于充电状态时通过电压均衡指令使电芯组达到均衡，所述电芯组处于放电状态时为控制装置和执行装置提供电源，所述放大电路采集电芯组电流并传输到MCU处理器和短路保护电路，所述MCU处理器和短路保护电路在电芯组的电流过大时断开输出。

进一步地，所述电池保护装置还包括显示器件和数据读取端口，所述显示器件和数据读取端口分别与MCU处理器相连。

进一步地，所述显示器件为二位半的数码管。

进一步地，所述电芯单体为18650动力锂电池。

进一步地，所述电机为三相无刷直流电机。

进一步地，所述电机驱动器包括场效应管和驱动芯片。

进一步地，所述控制装置还包括电源器件，所述电源器件与电池包相连并设置有USB电源输出端口。

进一步地，所述电源器件为DCDC电源。

附图说明

图1为本实用新型一种适用于园林电动工具的控制系统的示意图；

图2为本实用新型电池包的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1所示，图1为本实用新型一种适用于园林电动工具的控制系统的示意图。一种适用于园林电动工具的控制系统，包括电池包1、控制装置2和执行装置3，所述电池包1通过控制装置2与执行装置3相连。所述控制装置2包括微型控制器21和电机驱动器22，所述执行装置3包括霍尔电路板31和电机32，所述霍尔电路板31上设置有产品类型霍尔元件和扳机霍尔元件，所述微型控制器21通过电机驱动器22与电机32相连，所述微型控制器21与霍尔电路板31相连。

所述微型控制器21内储存有多种园林电动工具对应的运行参数和运行程序，所述微型控制器21通过霍尔电路板31获取园林电动工具的产品类型和扳机状态。微型控制器21即一个高速处理器，主要用于对电机32的运行状态进行控制，通过对霍尔电路板31的PWM数据进行解码后即可得到产品类型和扳机状态，其中产品类型包括绿篱机、打草机和电动修剪机等。不同的产品类型对应不同的运行参数和运行程序，微型控制器21根据不同的产品类型自动调用不同的运行参数和运行程序，并通过电机驱动器22对电机32进行控制；而扳机状态反映电机32的开关状态。

所述微型控制器21通过电机驱动器22获取电机32的实时数据，实时数据包括电流信号和电压信号。根据实时数据判断电机32是否正常运行，并在出现异常时控制电机32停止工作，当电机32正常运行时则继续通过电机驱动器22驱动电机32动作。

所述执行装置3还包括线缆保护装置33，所述线缆保护装置33的输入端与电机32的线缆相连，所述线缆保护装置33的输出端与霍尔电路板31相连。所述线缆具体为屏蔽线，用户工作过程中会因疲劳等因素导致注意力下降，造成使用电机32等工具不小心误割损自带屏蔽线，从而导致损坏。当屏蔽线的屏蔽层被破坏时，线缆保护装置33检测到信号，微型控制器21通过霍尔电路板31获取该信号，判定屏蔽线正在被损坏，微型控制器21进一步控制电机32停止或者反转，以保护屏蔽线。

微型控制器21采集电流信号和电压信号，通过电流信号和电压信号计算三相电流、母线电流和电机32的当前速度等实时数据。在某些产品类型中，还通过霍尔电路板31获得电机32的运行位置等实时数据。根据对应的运行程序，合理控制电机32运行，并在电机32出现堵转、过流和过压等异常时，做出对应保护操作，保证园林电动工具的有效安全运行。电机驱动器22的功能主要在于把直流电转换为电机32需要的三相逆变电路，以驱动电机32正常运转。所述电机驱动器22包括场效应管和驱动芯片，能提供较大运行峰值电流，以满足不同园林电动工具在重负载时需要的大转矩需求。具体地，所述电机32为三相无刷直流电机。

优选地，所述控制装置2还包括电源器件23，所述电源器件23与电池包1相连并设置有USB电源输出端口24。在园林工程中，可能会遇到晚上施工或者施工地点光线昏暗的情况，电源器件23通过USB电源输出端口24连接较大功率的LED灯，方便在光线较暗的场所工作，同时也可以给各种电子产品充电。所述电源器件23为DCDC电源。

电机32的工作原理为：微型控制器21上电后，微型控制器21先对霍尔电路板31上进行解码，得到当前安装连接的产品类型，并确定是否有扳机信号以及电机32的位置信息；微型控制器21根据所获得的解码信息，设定当有扳机信号时，微型控制器21进一步设定对应不同的运行参数和运行程序，通过电机速度PI闭环以及电流速度PID闭环对实际速度进行调整，产生相对应的PWM调整信号，再通过三相逆变电路控制电机32的电流和速度，从而控制电机32按设定的运行参数和运行程序工作，直到扳机信号消失。

如图2所示，图2为本实用新型电池包1的示意图。所述电池包1包括电池保护装置和电芯组11，所述电池保护装置包括前端电压采集芯片12、MCU处理器13、充电控制器件14、放电控制器件15、短路保护电路16和放大电路17，所述电芯组11包括多个相互串联的电芯单体，所述前端电压采集芯片12分别与MCU处理器13和电芯组11相连，所述电芯组11分别与放大电路17、充电控制器件14和放电控制器件15相连，所述放大电路17分别与MCU处理器13和短路保护电路16相连，所述MCU处理器13分别与充电控制器件14和放电控制器件15相连，所述短路保护电路16分别与充电控制器件14和放电控制器件15相连。

所述MCU处理器13通过前端电压采集芯片12采集电芯组11的电压值并控制电芯组11的充电状态或放电状态，所述电芯组11处于充电状态时通过电压均衡指令使电芯组11达到均衡，所述电芯组11处于放电状态时为控制装置2和执行装置3提供电源。放大电路17采集电芯组11电流并传输到MCU处理器13和短路保护电路16，所述MCU处理器13和短路保护电路16在电芯组11的电流过大时断开输出。

前端电压采集芯片12的主要功能为采集电芯组11内各个电芯单体的当前电压值，并根据MCU处理器13的指令，对每个电芯单体进行电压均衡。MCU处理器13通过与前端电压采集芯片12进行数据通讯，得到每个电芯单体当前电压数值，根据所有电芯单体电压的最低值和最高值，前端电压采集芯片12发出电压均衡指令，使每个电芯单体的电压达到均衡。同时，MCU处理器13根据各个电芯单体的当前电压值，使电芯组11进入快速充电、涓流充电和充满等状态，并根据电芯组11的状态，打开或关闭放电输出，以保证安全使用。通过放大电路17得到实时的电流值并传输到MCU处理器13和短路保护电路16，如果电流超出保护范围，则触发MCU处理器13软件保护，或者触发短路保护电路16硬件保护，使电路快速断开输出，防止输出短路故障带来的损坏，进一步保证电池包1的安全。

优选地，所述电池保护装置还包括显示器件18和数据读取端口19，所述显示器件18和数据读取端口19分别与MCU处理器13相连；所述MCU处理器13通过显示器件18显示电池包1的充电状态、放电状态和故障信息。所述显示器件18为二位半的数码管。电芯组11在放电时通过数码管显示剩余电量，在充电时显示充电状态，在出现故障时显示错误代码，帮助维修人员尽快定位故障原因并排除。另一方面，外部设备如电脑等可通过USB数据线与数据读取端口19相连，读取当前电芯组11的状态信息。

所述电芯单体为18650动力锂电池。18650动力锂电池具有放电电流大、适用温度范围宽和安全可靠等特点。根据不同需求，18650动力锂电池可以通过并联的方式扩充电流，也可通过串联的方式提高电池包1的电压，以适应各种园林电动工具的不同需求。

电池包1工作流程具体为：先判断电芯组11是否处于充电状态。当电芯组11处于充电状态时，断开放电输出，禁止电芯组11对外放电。在充电的过程中不断循环读取各个电芯单体的电压值。当还没有电芯单体的电压值达到额定电压值时，根据电芯单体电压的最低值和最高值计算增量，并根据增量发出电压均衡指令使电池包1达到均衡，并继续循环读取各个电芯单体的电压值；当某一个电芯单体的电压值达到额定电压值时，控制对电芯组11进行涓流充电，直到充满。当电芯组11不处于充电状态时，电芯组11可对外输出放电。判断电芯组11的状态，当电芯组11的开关没有打开，电芯组11停止工作；当电芯组11的开关打开，电池开始对外输出放电，并在这过程中显示电量，而且判断是否出现欠压过流状态，是则显示错误状态，否则继续对外输出放电。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于园林电动工具的控制系统，其特征在于：包括电池包(1)、控制装置(2)和执行装置(3)，所述电池包(1)通过控制装置(2)与执行装置(3)相连；

所述控制装置(2)包括微型控制器(21)和电机驱动器(22)，所述执行装置(3)包括霍尔电路板(31)和电机(32)，所述微型控制器(21)通过电机驱动器(22)与电机(32)相连，所述微型控制器(21)与霍尔电路板(31)相连；

所述微型控制器(21)内储存有多种园林电动工具对应的运行参数和运行程序，所述微型控制器(21)通过霍尔电路板(31)获取园林电动工具的产品类型和扳机状态，所述微型控制器(21)通过电机驱动器(22)获取电机(32)的实时数据，所述微型控制器(21)根据产品类型对应的运行参数和运行程序通过电机驱动器(22)对电机(32)进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种适用于园林电动工具的控制系统，其特征在于：所述执行装置(3)还包括线缆保护装置(33)，所述线缆保护装置(33)的输入端与电机(32)的线缆相连，所述线缆保护装置(33)的输出端与霍尔电路板(31)相连。

3.根据权利要求1所述的一种适用于园林电动工具的控制系统，其特征在于：所述电池包(1)包括电池保护装置和电芯组(11)，所述电池保护装置包括前端电压采集芯片(12)、MCU处理器(13)、充电控制器件(14)、放电控制器件(15)、短路保护电路(16)和放大电路(17)，所述电芯组(11)包括多个相互串联的电芯单体，所述前端电压采集芯片(12)分别与MCU处理器(13)和电芯组(11)相连，所述电芯组(11)分别与放大电路(17)、充电控制器件(14)和放电控制器件(15)相连，所述放大电路(17)分别与MCU处理器(13)和短路保护电路(16)相连，所述MCU处理器(13)分别与充电控制器件(14)和放电控制器件(15)相连，所述短路保护电路 (16)分别与充电控制器件(14)和放电控制器件(15)相连。

4.根据权利要求3所述的一种适用于园林电动工具的控制系统，其特征在于：所述电池保护装置还包括显示器件(18)和数据读取端口(19)，所述显示器件(18)和数据读取端口(19)分别与MCU处理器(13)相连。

5.根据权利要求4所述的一种适用于园林电动工具的控制系统，其特征在于：所述显示器件(18)为二位半的数码管。

6.根据权利要求3所述的一种适用于园林电动工具的控制系统，其特征在于：所述电芯单体为18650动力锂电池。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种适用于园林电动工具的控制系统，其特征在于：所述电机(32)为三相无刷直流电机。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种适用于园林电动工具的控制系统，其特征在于：所述电机驱动器(22)包括场效应管和驱动芯片。

9.根据权利要求1-6任一项所述的一种适用于园林电动工具的控制系统，其特征在于：所述控制装置(2)还包括电源器件(23)，所述电源器件(23)与电池包(1)相连并设置有USB电源输出端口(24)。

10.根据权利要求9所述的一种适用于园林电动工具的控制系统，其特征在于：所述电源器件(23)为DCDC电源。